DE202014011320U1

DE202014011320U1 - Getriebefan mit einer dimensionalen Beziehung zwischen Einlass- und Bläsergrösse

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Publication number: DE202014011320U1
Application number: DE202014011320.3U
Authority: DE
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2024-09-19
Also published as: US20150044028A1; US9932933B2; EP3052789A4; EP3052789B1; US11015550B2; EP3543512A1; US11781505B2; WO2015047842A1; US20210285403A1; US20180209379A1; EP3052789A1

Abstract

Gasturbinentriebwerksanordnung, die Folgendes umfasst:
einen Bläser (42), der eine Vielzahl von Bläserschaufeln (92) einschließt, wobei ein Durmesser des Bläsers (42) eine Abmessung D aufweist, die auf einer Abmessung der Bläserschaufeln (92) basiert, wobei jede Bläserschaufel (92) eine Vorderkante aufweist;
einen Einlassabschnitt (82) vor dem Bläser (42), wobei eine Länge des Einlassabschnitts (82) einer Abmessung L zwischen einem vordersten Abschnitt (90) der Vorderkante von mindestens einigen der Bläserschaufeln (92) und einer vorderen Kante (84) des Einlassabschnitts (82) aufweist; und
eine Getriebearchitektur (48), die dazu konfiguriert ist, den Bläser (42) mit einer Geschwindigkeit anzutreiben, die geringer ist als eine Eingabegeschwindigkeit in die Getriebearchitektur (48); dadurch gekennzeichnet, dass:
eine dimensionale Beziehung von L/D zwischen 0,2 und 0,45 liegt;
die Abmessung L an einer Vielzahl von Positionen auf einem Bläsergehäuse (88) unterschiedlich ist;
ein größter Wert von L einem Wert von L/D entspricht, der höchstens 0,45 beträgt;
der kleinste Wert von L einem Wert von L/D entspricht, der mindestens 0,20 beträgt, wobei die Getriebearchitektur (48) dazu konfiguriert ist, eine relative Machzahl der Bläserspitze jeder Bläserschaufel (92) beim vollständigen Abheben auf Mach 1,0 oder darunter zu reduzieren.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Gasturbinentriebwerk schließt typischerweise einen Bläserbereich, einen Verdichterbereich, einen Brennerbereich und einen Turbinenbereich ein. Luft, die in den Verdichterbereich eintritt, wird verdichtet und in den Brennerbereich geliefert, wo sie mit einem Kraftstoff vermischt und entzündet wird, um eine Hochgeschwindigkeitsabgasströmung zu erzeugen. Die Hochgeschwindigkeitsabgasströmung dehnt sich über den Turbinenbereich aus, um den Verdichter- und den Bläserbereich anzutreiben. Der Verdichterbereich schließt typischerweise einen Nieder- und einen Hochdruckverdichter ein und der Turbinenbereich schließt eine Nieder- und eine Hochdruckturbine ein.
Eine Gondel umgibt das Triebwerk. Ein Einlassbereich der Gondel ist der Abschnitt der Gondel, der vor dem Bläserbereich des Triebwerks liegt. Eine Funktion des Einlasses ist die Geräuschminderung. Eine Minimallänge des Einlasses ist typischerweise zur Geräuschminderung bei Triebwerken mit einem hohen Nebenströmungsverhältnis erforderlich.
Obwohl längere Einlässe häufig die Geräuschminderdung verbessern, weist dieses Merkmal auch Nachteile auf. Ein längerer Einlass ist mit einem erhöhten Gewicht und externem Luftwiderstand assoziiert. Zusätzlich erzeugt die Luftströmung am Einlass typischerweise beim Abheben ein Biegemoment, das zu der Länge des Einlasses proportional ist. Längere Einlässe führen daher häufig unter derartigen Bedingungen zu einer zusätzlichen Belastung der Triebwerksstruktur.
Eine Gasturbinentriebwerksanordnung nach dem Stand der Technik, die die Merkmale der Präambel zu Anspruch 1 aufweist, wird in EP 2 935 788 offenbart. Andere Gasturbinentriebwerksanordnungen nach dem Stand der Technik werden in US 5 915 403 und US 3 735 593 offenbart. „Ultra-High Bypass Engine Aeroacoustic Study“ von Bangalore Philip R. Gliebe et al., NASA/CR-2003-212525, 1. Oktober 2003 (XP055277347) offenbart eine Gasturbinentriebwerksanordnung nach dem Stand der Technik, wobei eine akustische Bearbeitung auf eine Einlasslänge des Gasturbinentriebwerks angewendet wird, und vergleicht diese Bearbeitungslänge in Bezug auf einen Bläserdurchmesser.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Erfindung stellt eine Gasturbinentriebwerksanordnung nach Anspruch 1 bereit.
Merkmale von Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die verschiedenen Merkmale und Vorteile von mindestens einer offenbarten beispielhaften Ausführungsform werden dem Fachmann anhand der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Die Zeichnungen, die der detaillierten Beschreibung beigefügt sind, können kurz wie folgend beschrieben werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Gasturbinentriebwerks.
2 veranschaulicht schematisch ausgewählte Abschnitte des beispielhaften Gasturbinentriebwerks und zeigt eine beispielhafte dimensionale Beziehung gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
3 veranschaulicht schematisch ausgewählte Abschnitte eines zweiten Beispiels eines Gasturbinentriebwerks.
4 veranschaulicht schematisch ausgewählte Abschnitte eines dritten Beispiels eines Gasturbinentriebwerks.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Gasturbinentriebwerk 20, das einen Bläserbereich 22, einen Verdichterbereich 24, einen Brennerbereich 26 und einen Turbinenbereich 28 einschließt. Alternative Triebwerke können neben anderen Systemen oder Merkmalen einen Verstärkerbereich (nicht gezeigt) einschließen. Der Bläserbereich 22 treibt Luft einen Bypassströmungsweg B entlang, während der Verdichterbereich 24 Luft entlang eines Kernströmungswegs C einzieht, wo die Luft verdichtet und einem Brennerbereich 26 zugeführt wird. Im Brennerbereich 26 wird die Luft mit einem Kraftstoff gemischt und entzündet, um einen Hochdruckabgasstrom zu erzeugen, der sich durch den Turbinenbereich 28 ausdehnt, wo eine Energie extrahiert und dazu verwendet wird, den Bläserbereich 22 und den Verdichterbereich 24 anzutreiben.
Obwohl die offenbarte nicht einschränkende Ausführungsform ein Zweispulen-Turbofan-Gasturbinentriebwerk darstellt, versteht es sich, dass die hier beschriebenen Konzepte nicht auf eine Benutzung mit Zweispulen-Turbofan-Gasturbinentriebwerken beschränkt sind, da Lehren auch auf andere Arten von Turbinentriebwerken angewendet werden können; zum Beispiel ein Turbinentriebwerk, das eine Dreispulenarchitektur einschließt, in der drei Spulen sich konzentrisch um eine gemeinsame Achse drehen, und wobei eine niedrige Spule es einer Niederdruckturbine ermöglicht, einen Bläser über ein Getriebe anzutreiben, eine Zwischenspule es einer Zwischendruckturbine ermöglicht, einen ersten Verdichter des Verdichterbereichs anzutreiben, und eine hohe Spule es einer Hochdruckturbine ermöglicht, einen Hochdruckverdichter des Verdichterbereichs anzutreiben.
Das beispielhafte Triebwerk 20 schließt im Allgemeinen eine Spule mit einer niedrigen Geschwindigkeit 30 und eine Spule mit einer hohen Geschwindigkeit 32 ein, die für eine Drehung um eine zentrale Längsachse A des Triebwerks über mehrere Lagersysteme 38 relativ zu einer statischen Triebwerksstruktur 36 befestigt sind. Es versteht sich, dass mehrere Lagersysteme 38 alternativ oder zusätzlich an mehreren Positionen bereitgestellt werden können.
Die Spule mit einer niedrigen Geschwindigkeit 30 schließt im Allgemeinen eine Innenwelle 40 ein, die einen Bläser 42 und einen Niederdruck- (oder ersten) Verdichterbereich 44 mit einem Niederdruck- (oder ersten) Turbinenbereich 46 verbindet. Die Innenwelle 40 treibt den Bläser 42 durch eine Geschwindigkeitsänderungsvorrichtung, wie eine Getriebearchitektur 48 an, um den Bläser 42 mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als die Spule mit einer niedrigen Geschwindigkeit 30 anzutreiben. Die Spule mit einer hohen Geschwindigkeit 32 schließt eine Außenwelle 50 ein, die einen Hochdruck- (oder zweiten) Verdichterbereich 52 mit einem Hochdruck- (oder zweiten) Turbinenbereich 54 verbindet. Die Innenwelle 40 und die Außenwelle 50 sind konzentrisch und drehen sich über die Lagersysteme 38 um die zentrale Längsachse X des Triebwerks.
Ein Brenner 56 ist zwischen dem Hochdruckverdichter 52 und der Hochdruckturbine 54 angeordnet. In einem Beispiel schließt die Hochdruckturbine 54 mindestens zwei Stufen ein, um eine doppelstufige Hochdruckturbine 54 bereitzustellen. In einem anderen Beispiel schließt die Hochdruckturbine 54 nur eine einzige Stufe ein. Ein „Hochdruckverdichter“ oder eine „Hochdruckturbine“, wie hierin verwendet, erfährt einen höheren Druck als ein entsprechender „Niederdruckverdichter“ oder eine „Niederdruckturbine“.
Eine beispielhafte Niederdruckturbine 46 weist ein Druckverhältnis auf, das größer ist als etwa 5. Das Druckverhältnis der beispielhaften Niederdruckturbine wird vor einem Einlass der Niederdruckturbine 46 in Bezug auf den Druck, der an einem Auslass der Niederdruckturbine 46 vor einer Abgasdüse gemessen wird, gemessen.
Ein Mittelturbinenrahmen 57 der statischen Triebwerksstruktur 36 ist im Allgemeinen zwischen der Hochdruckturbine 54 und der Niederdruckturbine 46 angeordnet. Der Mittelturbinenrahmen 57 stützt ferner Lagersysteme 38 im Turbinenbereich 28 und stellt eine Luftströmung ein, die in die Niederdruckturbine 46 eintritt.
Die Kernluftströmung C wird durch den Niederdruckverdichter 44 verdichtet und danach durch den Hochdruckverdichter 52 mit einem Kraftstoff gemischt und im Brenner 56 entzündet, um Hochgeschwindigkeitsabgase zu produzieren, die sich danach durch die Hochdruckturbine 54 und die Niederdruckturbine 46 ausausdehnen. Der Mittelturbinenrahmen 57 schließt Schaufelblätter 59 ein, die sich im Kernluftströmungsweg befinden und als eine Einlassleitschaufel für die Niederdruckturbine 46 funktionieren. Ein Verwenden des Schaufelblatts 59 des Mittelturbinenrahmens 57 als Einlassleitschaufel für die Niederdruckturbine 46 verkleinert die Länge der Niederdruckturbine 46, ohne die axiale Länge des Mittelturbinenrahmens 57 zu erhöhen. Ein Reduzieren oder Eliminieren der Anzahl von Schaufelblättern in der Niederdruckturbine 46 verkürzt die axiale Länge des Turbinenbereichs 28. Somit wird die Kompaktheit des Gasturbinentriebwerks 20 erhöht und es kann eine größere Leistungsdichte erreicht werden.
Das offenbarte Gasturbinentriebwerk 20 ist in einem Beispiel ein Flugzeugtriebwerk mit Getriebe mit einem hohen Bypass. In einem weiteren Beispiel schließt das Gasturbinentriebwerk 20 ein Nebenströmungsverhältnis ein, das größer ist als etwa sechs, wobei eine beispielhafte Ausführungsform größer ist als etwa zehn. Die beispielhafte Getriebearchitektur 48 ist ein epizyklischer Getriebezug, wie ein Planetengetriebesystem, ein Sternengetriebesystem oder ein anderes bekanntes Getriebesystem mit einem Untersetzungsverhältnis von mehr als etwa 2,3.
In einer offenbarten Ausführungsform schließt das Gasturbinentriebwerk 20 ein Nebenströmungsverhältnis ein, das größer ist als etwa zehn (10:1) und der Bläserdurchmesser ist wesentlich größer als ein Außendurchmesser des Niederdruckverdichters 44. Es versteht sich jedoch, dass die vorstehenden Parameter nur beispielhaft für eine Ausführungsform eines Gasturbinentriebwerks sind, das eine Getriebearchitektur einschließt, und dass die vorliegende Offenbarung auf andere Gasturbinentriebwerke anwendbar ist.
Eine wesentliche Schubmenge wird durch die Bypassströmung B aufgrund des hohen Nebenströmungsverhältnisses bereitgestellt. Der Bläserbereich 22 des Triebwerks 20 ist für eine bestimmte Flugbedingung - typischerweise ein Fliegen mit 0,8 Mach bei etwa 35.000 Fuß (10,7 km) gestaltet. Die Flugbedingung von 0,8 Mach und 35.000 ft. (10,7 km) mit dem Triebwerk bei seinem günstigsten Kraftstoffverbrauch - auch bekannt als „Bucket Cruise Thrust Specific Fuel Consumption (TSFC)“ - ist der Industriestandardparameter von Pfundmasse (lbm) des Kraftstoffs, der pro Stunde verbrannt wird, geteilt durch die Pfundkraft (lbf) des Schubs, den das Triebwerk bei diesem Minimumpunkt produziert.
„Niedriges Bläserdruckverhältnis“ ist das Druckverhältnis allein auf der Bläserschaufel ohne ein Bläseraustrittsleitschaufel(Fan Exit Guide Vane, FEGV)-System. Das niedrige Bläserdruckverhältnis, wie hier gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform offenbart, beträgt weniger als etwa 1,50. In einer anderen nicht einschränkenden Ausführungsform beträgt das niedrige Bläserdruckverhältnis weniger als etwa 1,45.
„Niedrige korrigierte Geschwindigkeit der Bläserspitze“ ist die tatsächliche Geschwindigkeit der Bläserspitze in ft/s geteilt durch eine Industriestandardtemperaturkorrektur [Tram °R)/(518,7 °R]^0,5 (wobei °R = K × 9/5). Die „niedrige korrigierte Geschwindigkeit der Bläserspitze“, wie hierin gemäß einer nicht einschränkenden Ausführungsform offenbart, beträgt weniger als etwa 1150 ft/Sekunde (351 m/s).
2 veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform des Triebwerks 20 mit einer Gondel oder einer Verkleidung 80, die das gesamte Triebwerk umgibt. In dieser Offenbarung bezeichnen gleiche Bezugsziffern bei Bedarf gleiche Elemente und Bezugsziffern mit dem Zusatz einhundert oder Vielfache davon bezeichnen modifizierte Elemente, von denen sich versteht, dass sie dieselben Merkmale und Vorteile beinhalten wie die entsprechenden ursprünglichen Elemente. Ein Einlassabschnitt 82 befindet sich vor dem Bläser 42. In diesem Beispiel weist der Einlassabschnitt 82 eine Vorderkante 84 auf, die durch eine Einlassseite definiert sein kann, die in der Verkleidung 80 ausgespart ist. Die Vorderkante 84 liegt im Allgemeinen in einer ersten Bezugsebene 86.
Die Gondel 80 schließt in einigen Beispielen einen Flansch 87 ein, der an einer Vorderkante an einem Bläsergehäuse 88 aufgenommen wird. Der Einlassabschnitt 82 weist eine Länge L zwischen einer ausgewählten Position, die der Vorderkante 84 entspricht, beispielsweise einer Position innerhalb der Bezugsebene 86, und einem vordersten Abschnitt 90 auf den Vorderkanten an den Bläserschaufeln 92 des Bläsers 42 auf. In diesem Beispiel kann die Länge L als eine axiale Länge des Einlassabschnitts 82 angesehen werden, da die Länge L entlang einer Richtung abgemessen wird, die zu der zentralen Längsachse A des Triebwerks 20 parallel ist. Im veranschaulichten Beispiel legen der Einlassbereich der Gondel 80 und der Bereich des Bläsergehäuses 88, der sich vor den Schaufeln 92 befindet, gemeinsam die effektive Gesamtlänge L fest. Mit anderen Worten schließt die Länge L des Einlassabschnitts 82 in diesem Beispiel die Länge des Einlassbereichs der Gondel 80 und einiges von dem Bläsergehäuse 88 ein.
Die Bläserschaufeln können ungepfeilte Bläserschaufeln 42 (in 1 gezeigt) oder gepfeilte Bläserschaufeln 92 (in den 2-4 gezeigt) sein. In einigen Beispielen sind die Bläserschaufeln 92 konventionelle radiale Bläserschaufeln oder dreidimensionale gepfeilte Bläserschaufeln (von denen jede ein ähnliches Seitenprofil, in 2 gezeigt, aufweist). In einigen Beispielen sind die Bläserschaufeln 92 nach vorne gepfeilte Bläserschaufeln 92A (in 3 gezeigt). In anderen Beispielen sind die Bläserschaufeln 92 nach hinten gepfeilte Bläserschaufeln 92B (in 4 gezeigt). In weiteren Beispielen schließen die Bläserschaufeln 92 sowohl nach vorn gepfeilte als auch nach hinten gepfeilte Abschnitte (in 2 gezeigt) ein. Eine nach vorne gepfeilte Bläserschaufel ist dazu konfiguriert, einen radialen Abschnitt einer Vorderkante der Bläserschaufel vor anderen Abschnitten der Vorderkante aufzuweisen. Eine nach hinten gepfeilte Bläserschaufel ist dazu konfiguriert, einen radialen Abschnitt einer Vorderkante der Bläserschaufel hinter anderen Abschnitten der Vorderkante aufzuweisen. Eine dreidimensionale gepfeilte Bläserschaufel ist um eine Achse R verdreht, die sich ein eine radiale Richtung zwischen einer Spitze oder einer äußersten Kante 94 und einer Wurzel 95 der Bläserschaufel erstreckt (in einer axialen Ansicht in 2 gezeigt).
Die Bläserschaufeln 92 legen einen Durchmesser zwischen in Umfangsrichtung äußersten Kanten 94 fest. Der Bläserdurchmesser D wird in 2 als eine Abmessung gezeigt, die sich zwischen den Kanten 94 von zwei der Bläserschaufeln 92 erstreckt, die zueinander parallel sind und sich in entgegengesetzte Richtungen von der zentralen Achse A weg erstrecken. In der Veranschaulichung liegen die vordersten Abschnitte 90 an den Bläserschaufeln 92 in einer zweiten Bezugsebene 96. In diesem Beispiel ist die zweite Bezugsebene 96 im Allgemeinen senkrecht zu der zentralen Achse A des Triebwerks 20 ausgerichtet. Die erste Bezugsebene 86 ist in diese Beispiel in Richtung eines schiefen Winkels relativ zu der zweite Bezugsebene 96 und der zentralen Achse A ausgerichtet. Im veranschaulichten Beispiel beträgt der schiefe Ausrichtungswinkel der ersten Bezugsebene 86 ungefähr 5°.
Die Länge L ist dazu ausgewählt, eine gewünschte dimensionale Beziehung zwischen L und D zu festzulegen. Die dimensionale Beziehung von L/D (z. B. das Verhältnis von L/D) liegt zwischen etwa 0,2 und etwa 0,45. In einigen beispielhaften Ausführungsformen liegt die dimensionale Beziehung von L/D zwischen etwa 0,25 und etwa 0,45. In einigen Beispielen liegt L/D zwischen etwa 0,30 und etwa 0,40. In einigen beispielhaften Ausführungsformen liegt die dimensionale Beziehung von L/D bei etwa 0,35.
Wie in 2 zu sehen ist, unterscheidet sich die Länge L des Einlassabschnitts 82 (d. h. die kombinierte Länge des Gondeleinlasses und des vorderen Bereichs des Bläsergehäuses) an unterschiedlichen Positionen entlang eines Umfangs des Bläsergehäuses 80. Die Vorderkante 84 ist in der Nähe der Oberseite (gemäß der Zeichnung) der Triebwerksanordnung weiter von der zweiten Bezugsebene 96 entfernt, als sie es in der Nähe der Unterseite(gemäß der Zeichnung) der Triebwerksanordnung ist. Die größte Länge L entspricht einem Wert für L/D, der nicht mehr als etwa 0,45 beträgt. Die geringste Länge L entspricht einem Wert für L/D, der mindestens etwa 0,20 beträgt. Der Wert von L/D variiert zwischen diesen beiden Beschränkungen an verschiedenen Positionen auf der Vorderkante 84.
In einem Beispiel, in dem die Vorderkante 84 eine variable Distanz von der zweiten Bezugsebene 96 aufweist, wird die dimensionale Beziehung L/D auf der Basis einer Messung von L abgemessen, die einer Durchschnittsmessung der Abmessung zwischen der Vorderkante 84 des Einlassabschnitts 82 und der durchschnittlichen Position der Vorderkante an den Bläserschaufeln 92 entspricht. Anders gesagt basiert L/D in einer derartigen Ausführungsform auf einer Messung der durchschnittlichen Distanz zwischen den Bezugsebenen 86 und 96. In einem anderen Beispiel, in dem die Abmessung zwischen der ersten Bezugsebene 86 und der zweiten Bezugsebene 96 variiert, wird die Abmessung L, die für die dimensionale Beziehung L/D verwendet wird, bei einem Mittelpunkt zwischen einem Abschnitt der Vorderkante 84, der am weitesten vorn liegt, und einem anderen Abschnitt der Vorderkante 84, der am weitesten hinten liegt, abgemessen.
In einem anderen Beispiel wird die Abmessung L zwischen einer ersten Position, wo die zentrale Längsachse A des Triebwerks die erste Bezugsebene 86 schneidet, und einer zweiten Position, wo die Achse A die zweite Bezugsebene 96 schneidet, gemessen.
Die dimensionale Beziehung L/D ist kleiner als diejenige, die bei typischen Gasturbinentriebwerken vorliegt. Die entsprechende dimensionale Beziehung bei den meisten Gasturbinentriebwerken ist größer als 0,5. Das Bereitstellen einer kürzeren Einlassabschnittslänge L erleichtert ein Reduzieren des Gewichts der Triebwerksanordnung. Eine kürzere Einlassabschnittslänge reduziert ebenfalls die Gesamtlänge der Gondel und reduziert einen externen Luftwiderstand. Zusätzlich reduziert das Aufweisen eines kürzeren Einlassabschnitts 82 das Biegemoment und eine entsprechende Belastung der Triebwerksstruktur während Flugbedingungen wie dem Abheben. Ein kürzerer Einlassabschnitt 82 kann ebenfalls mehr Abstand hinsichtlich der Frachtraumtüren und anderer mechanischer Komponenten in der Umgebung des Triebwerks bereitstellen.
Das beispielhafte Triebwerk 20 ist ein Triebwerk mit einem hohen Nebenströmungsverhältnis, das einen größeren Bläser in Bezug auf die Triebwerkskernkomponenten und geringere Abgasstrombeschleunigungen im Vergleich zu Triebwerken mit einem niedrigen Nebenströmungsverhältnis aufweist. Triebwerke mit einem höheren Nebenströmungsverhältnis weisen häufig Bläsergeräusche als eine wesentlichere Geräuschquelle im Vergleich zu anderen Quellen auf. Das veranschaulichte Beispiel schließt einen kürzeren Einlass ein, weist jedoch keinen damit assoziierten effektiv wahrgenommenen Geräuschpegel auf, der erkennbar größer ist als andere Konfigurationen mit längeren Einlässen. Ein Grund dafür ist, dass das beispielhafte Triebwerk 20 einen Bläser mit einem niedrigen Druckverhältnis einschließt, der mit einer geringeren Bläsergeschwindigkeit arbeitet, die mit weniger Bläsergeräuschen assoziiert ist. In einem Beispiel weist der Bläser 42 ein Druckverhältnis von zwischen etwa 1,20 und etwa 1,50 auf. Ein Druckverhältnis innerhalb dieses Druckbereichs entspricht in einigen beispielhaften Implementierungen dem Triebwerk, das bei dem Auslegungspunkt des Flugs und/oder auf Meereshöhe in anderen beispielhaften Implementierungen arbeitet. Eine kürzere Länge L des Einlassabschnitts 82 in Kombination mit dem niedrigen Druckverhältnis des Bläsers 42, der eine langsamere Bläsergeschwindigkeit aufweist, die durch die Getriebearchitektur 48 des Triebwerks 20 ermöglicht wird, resultiert in einem als annehmbar wahrgenommenen Geräuschpegel. Zusätzlich ermöglicht die Getriebearchitektur 48 dem Bläser 42, sich mit einer langsameren Geschwindigkeit zu drehen und eine niedrigere relative Machzahl der Bläserspitze, die mit einer reduzierten Bläsergeräuschsignatur assoziiert ist. Die Getriebearchitektur 48 reduziert die relative Machzahl der Bläserspitze bei dem kritischen Zustand für eine Geräuschdämpfung, beispielsweise beim vollständigen Abheben auf unter 1,1, und in einigen Fällen in den Unterschallbereich bei Mach 1,0 und darunter. Durch die reduzierten Bläserquellgeräusche ist weniger akustisches Decklagenmaterial notwendig, um eine annehmbare Geräuschdämpfungssteuerung aufrechtzuerhalten.
Die Verwendung einer dimensionalen Beziehung, wie vorstehend beschrieben, ermöglicht die Realisierung eines relativ kürzeren Einlasses an einem Gasturbinentriebwerk, während eine ausreichenden Geräuschdämpfungssteuerung aufrechterhalten wird. Zusätzlich stellt der kurze Einlassabschnitt 82 in Kombination mit dem Bläser 42 mit einem niedrigen Druckverhältnis eine verbesserte Antriebswirkung und eine niedrigere Verbrennung des eingesetzten Kraftstoffs im Vergleich zu konventionellen Antriebssystem von Gasturbinentriebwerken bereit.
Die vorstehende Beschreibung soll als veranschaulichend und nicht in einschränkendem Sinne ausgelegt werden. Wie einem Durchschnittsfachmann bekannt sein dürfte, können bestimmte Modifikationen im Rahmen der Erfindung liegen. Aus diesen Gründen sollten die nachfolgenden Ansprüche eingehend betrachtet werden, um den tatsächlichen Rahmen und Inhalt dieser Offenbarung zu bestimmen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2935788 [0004]
US 5915403 [0004]
US 3735593 [0004]

Claims

Gasturbinentriebwerksanordnung, die Folgendes umfasst: einen Bläser (42), der eine Vielzahl von Bläserschaufeln (92) einschließt, wobei ein Durmesser des Bläsers (42) eine Abmessung D aufweist, die auf einer Abmessung der Bläserschaufeln (92) basiert, wobei jede Bläserschaufel (92) eine Vorderkante aufweist; einen Einlassabschnitt (82) vor dem Bläser (42), wobei eine Länge des Einlassabschnitts (82) einer Abmessung L zwischen einem vordersten Abschnitt (90) der Vorderkante von mindestens einigen der Bläserschaufeln (92) und einer vorderen Kante (84) des Einlassabschnitts (82) aufweist; und eine Getriebearchitektur (48), die dazu konfiguriert ist, den Bläser (42) mit einer Geschwindigkeit anzutreiben, die geringer ist als eine Eingabegeschwindigkeit in die Getriebearchitektur (48); dadurch gekennzeichnet, dass: eine dimensionale Beziehung von L/D zwischen 0,2 und 0,45 liegt; die Abmessung L an einer Vielzahl von Positionen auf einem Bläsergehäuse (88) unterschiedlich ist; ein größter Wert von L einem Wert von L/D entspricht, der höchstens 0,45 beträgt; der kleinste Wert von L einem Wert von L/D entspricht, der mindestens 0,20 beträgt, wobei die Getriebearchitektur (48) dazu konfiguriert ist, eine relative Machzahl der Bläserspitze jeder Bläserschaufel (92) beim vollständigen Abheben auf Mach 1,0 oder darunter zu reduzieren.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die dimensionale Beziehung von L/D bei zwischen 0,20 und 0,40, bei zwischen 0,25 und 0,45, bei zwischen 0,30 und 0,40 oder bei etwa 0,35 liegt.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorderkanten der Bläserschaufeln (92) in einer Bezugsebene (96) liegen; und die Abmessung L sich entlang einer Richtung erstreckt, die im Allgemeinen senkrecht zu der Bezugsebene (96) ist.
Anordnung nach Anspruch 3, wobei die Triebwerksanordnung eine zentrale Achse (A) aufweist; die Bezugsebene (96) im Allgemeinen senkrecht zu der zentralen Achse (A) ist; und die Abmessung L sich entlang einer Richtung erstreckt, die parallel zu der zentralen Achse (A) ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Triebwerksanordnung eine/die zentrale Achse (A) aufweist; die vordere Kante (84) an dem Einlassabschnitt (82) in einer ersten Bezugsebene (86) liegt; die Vorderkanten der Bläserschaufeln (92) in einer zweiten Bezugsebene (96) liegen; und die Abmessung L zwischen einer ersten Position, wo die zentrale Achse (A) die erste Bezugsebene (86) schneidet, und einer zweiten Position, wo die zentrale Achse (A) die zweite Bezugsebene (96) schneidet, gemessen wird.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Geschwindigkeit der Bläserschaufelspitze von jeder der Bläserschaufeln (92) geringer ist als 1150 ft/Sekunde (351 m/s) .
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen Verdichterbereich (24); und einen Turbinenbereich (28), der dazu konfiguriert ist, den Verdichterbereich (24) und die Getriebearchitektur (48) anzutreiben.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Getriebearchitektur (48) ein Untersetzungsverhältnis definiert, das gleich etwa 2,3 oder größer ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bläser (42) dazu konfiguriert ist, einen Teil der Luft in einen/den Verdichterbereich (24) und einen Teil der Luft in einen Bypasskanal zu liefern; ein Nebenstromverhältnis, das definiert ist als ein Luftvolumen, das an den Bypasskanal geleitet wird, im Vergleich zu einem Luftvolumen, das an den Verdichterbereich (24) geleitet wird, etwa gleich 8 oder größer ist; und der Bläser (42) dazu konfiguriert ist, beim Arbeiten auf Meereshöhe ein Druckverhältnis zwischen 1,20 und 1,50 aufzuweisen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Bläserschaufeln (92) eine gepfeilte Bläserschaufel ist.